杉木形态三维可视化模拟技术研究

本文从IFS方法在树木建模中的应用出发,结合树木构筑学的特点,提出了一套树木形态数据的调查方法,以杉木为例在湖南攸县黄丰桥林场进行调查实验,通过对所采集的杉木数据的分析,获得杉木一级枝和二级枝枝长、枝根直径、仰角、方位角的分布规律,将其作为IFS变换的入口参数,构建杉木三维拓扑结构,并在.NET和DIRECTX9.0平台上开发了杉木可视化模拟系统,实现了杉木三维可视化模拟。     

杉木单木生长可视化模拟系统设计与实现

以杉木为例,采用从可视化模拟角度设计的调查参数调查杉木形态结构,根据实际调查数据对杉木形态结构特征进行了分析。结合生长曲线控制下的迭代函数系统方法,采用面向对象的设计方法,根据DIRECTX9.0提供的API及模型渲染技术,在.NET和DIRECTX9.0平台上,使用C#语言建立了杉木单木生长可视化模拟系统,实现了单株杉木静态和动态的三维可视化模拟。     

虚拟树木生长建模及可视化研究综述

虚拟树木,就是应用计算机模拟树木在三维空间中的生长发育状况,近年来已成为植物学、农林业、环境科学和计算机领域的研究热点.生长模型和可视化技术是它的核心内容.虚拟树木生长模型包括形态结构模型、功能模型和结构-功能模型等,其中结构-功能模型可以模拟树木与环境间的相互关系,其结果为树木的三维结构,因此它最为接近现实树木的生长,是虚拟树木生长模型的发展方向.树木形态的复杂性与计算时间和空间的矛盾一直是可视化研究中的难点.树木可视化还有不同于其他物体的特性,如多级分枝、枝条的弯曲、自相似、向光性、树木分枝间的光滑与非光滑连接等.树木可视化软件可分为2类:纯图形学软件和基于结构-功能模型的软件,其应用已涉及娱乐、商业、计算机辅助景观设计、教育、科研和林业生产等方面;但在树木构筑型数据的采集和管理、结构-功能模型的建立、树木可视化技术的研究及面向林业生产等方面仍需要大量的工作.     

基于空间结构的杉木树冠生长可视化模拟

[目的]定量研究杉木林分中不同空间结构对林木冠形生长变化的影响,实现基于空间结构的杉木树冠生长可视化模拟。[方法]以湖南省攸县黄丰桥国有林场为试验区,在林分中选择并划分空间结构单元,进行冠形和空间结构数据调查,将林木东南西北4个方向的活枝下高、冠高、冠幅作为林木冠形描述因子,将周围木影响距离、相对树高定义为水平空间结构参数Ph和垂直空间结构参数Pv,使用多元逐步回归的分析方法,分析冠形描述因子与年龄、水平、垂直空间结构参数的关系,建立不同空间结构下杉木冠形的生长变化模型。基于B样条曲线模拟杉木冠形,构建不同生长阶段的三维杉木模型,结合三维动态渲染技术,实现杉木树冠生长的可视化模拟。[结果]通过对年龄和水平、垂直空间结构参数的逐步回归分析,结果表明:林木活枝下高、冠高和年龄、垂直空间结构参数呈现显著相关关系,模型决定系数R~2分别为0.754和0.813;林木各向冠幅和年龄、水平空间结构参数呈现极显著相关关系,模型决定系数R~2为0.623。基于杉木树冠生长模型和三维动态渲染技术,实现了树冠在东南西北不同方向的生长可视化。[结论]通过划分空间结构单元的方法选择研究目标并进行数据调查,使用逐步回归的方法,分析杉木冠形数据和年龄与空间结构数据的关系,建立树冠各方向活枝下高、冠高、冠幅的生长模型,结合三维动态渲染技术,使用MOGRE三维渲染引擎作为工具,实现了基于空间结构的杉木树冠生长可视化模拟。     

国内树木三维可视化研究进展

利用科学的计算方法,将自然界中千变万化的树木形态转换为直观的几何图形,并将其生理结构、生长过程的复杂数据在计算机中进行计算和模拟,称为单株树木的可视化研究.文章介绍了中科院的双尺度自动机模型、浙江大学对于树木的图形图像处理技术的研究以及北京林业大学针对树木生理机构对树木进行的可视化研究.分析了目前树木三维可视化研究中存在的问题,提出了今后的研究方向.     

基于无人机LiDAR的杉木树冠上部外轮廓模拟与可视化研究

[目的]基于无人机激光雷达(LiDAR)点云数据提取杉木树冠上部结构参数(树冠顶点、树高、冠幅和上部冠长),并进行树冠上部外轮廓模拟与可视化,为树种识别提供树木冠形特征.[方法]利用LASTools开源工具从激光雷达点云数据生成无孔洞的冠层高度模型,使用LiDAR360软件,采用局部最大值法检测树冠顶点,基于CHM种子...     

国内树木三维可视化研究进展

利用科学的计算方法，将自然界中千变万化的树木形态转换为直观的几何图形，并将其生理结构、生长过程的复杂数据在计算机中进行计算和模拟，称为单株树木的可视化研究。文章介绍了中科院的双尺度自动机模型、浙江大学对于树木的图形图像处理技术的研究以及北京林业大学针对树木生理机构对树木进行的可视化研究。分析了目前树木三维可视化研究中存在的问题，提出了今后的研究方向。     

参数化林木个体及林分场景可视化模拟技术

以湖南攸县黄丰桥国有林场为试验区,以1块林分边界规整的典型杉木人工同龄纯林为研究对象,测定林木胸径、树高、冠幅、冠高与活枝下高等测树因子及林木位置信息。研究冠形曲线函数,利用Direct 3D技术,实现冠形控制下的参数化林木模拟。研究林木模型格式转换方法,为林分场景构建提供模型数据,结合MOGRE技术,研究林分场景模拟技术方法,实现林分场景可视化模拟。结果表明：参数化林木个体建模算法简单适用,测树因子信息可直接用于林木个体可视化模拟,所建模型可体现林木个体差异,形态逼真;利用MOGRE技术可快速、有效模拟林分场景,所建场景真实感较强。此方法所需数据易于获取,适用性强,可对林木个体及林分场景进行逼真模拟,可为研究林木竞争关系、林分生长、林分结构与林分经营提供新思路。     

基于Weibull分布的林分结构可视化模拟技术研究

林分结构是林分生长和林分经营的理论基础,具有重要的生产实践和科研价值。以杉木人工林为研究对象,以30 m×30 m样地大小为例,以Weibull分布拟合林分直径结构,并进行x2检验。在已知林木算术平均胸径和林木株数的前提下,以C#语言为基础,结合Weibull分布模型、测树因子间关系模型、生物量估计模型、GDI+技术与MOGRE技术,实现了林分结构统计图表可视化模拟,并对林分进行了2维3维可视化模拟。结果表明:Weibull分布可有效拟合林分直径结构分布,可视化模拟技术使林分结构得到了更加直观高效的表达,为研究林分结构提供了新的技术手段,为提高森林经营管理水平提供了可视化决策平台。     

果子沟林场三维建模与可视化实现

[目的]为了提高森林景观模拟的真实性和实用性,为森林景观规划和森林经营管理提供可靠依据。[方法]以新疆霍城县果子沟林场作为试验区,以林区内主要树种雪岭云杉为树木建模对象,以小班为单位对果子沟林场进行三维可视化模拟。通过外业测量获取林木的树高、胸径、冠幅以及冠高等测树因子。从冠形和叶片角度入手对雪岭云杉的外形特征进行分析。使用单曲线方程对冠形进行模拟,使用泊松分布模型模拟树叶在树冠内的分布情况。然后,使用林相图提取小班边界。利用外业调查数据和CTS系统构建不同形态的树木模型。通过林分分布规则、小班属性以及林场内植被分布规则对林木的空间分布进行模拟。最后,使用SQL SERVER 2005作为数据管理平台,使用八叉树作为三维场景管理,结合LOD、视点替换、及地形分页等三维场景渲染及优化技术,对果子沟林场进行三维可视化模拟。模拟面积达300 km²,平均帧率20 FPS以上。[结果]模拟结果较好地反映了小班的空间分布格局,直观地体现出小班内部林木的空间位置分布,具有一定的实用价值。     

Design and Implementation of Individual Tree Growth Visualization System of Cunninghamia lanceolata

Nonlinear mixed effects model(NLMEM) is built on the relationship of the fixed and random effects in the regression function.The NLMEM has an obvious comparative advantage in analyzing the longitudinal data,repeated measures data and multilevel data.Two-level NLMEM is used to analyze the dominant height for Chinese fir (Cunninghamia lanceolata).The authors outline the two-level NLMEM and introduce the parameters estimation method of the model.Based on five common Richard and Logistic models,the mixed model is built.The modeling data are used to calculate and compare with 19 models derived from each based model,and 5 optimal mixed models are built.Compared the 5 optimal mixed models with traditional regression models,it is showed that the two-level NLMEM has a better fitting effect than the regression model.     

AUTOCAD软件在园林工程上的应用

AutoCAD软件在园林工程设计中已得到广泛应用。在园林工程建设中,利用AutCAD软件的3D建模、数据计算、模块统计等功能,可进行场地测量、土方计算、结构推敲、面积计算、坐标计算等技术工作,实现工程实况模拟。并且利用其分层绘图的功能,完成工程进度管理和竣工图绘制工作,从而有效提高园林工程建设的科学性、准确性和高效性。     

基于FVS构建北京地区油松生长仿真框架的研究

在森林经营管理中,往往需要精确预测到未来林分的生长和收获状态,所以对植被仿真系统的研究成为热点。FVS是一套国外较先进的植被仿真系统,但由于FVS系统庞大,设计体系也十分复杂,经过对FVS仔细分析、研究和系统跟踪,发现对模型修改替换极其复杂,不适于本地化的应用。本文基于FVS设计理念和其主流程重构了一套完整的本地化的仿真框架,提供模型接口实现了模型的修改替换。最后选择了北京地区油松作为典型树种,替换了部分模型,利用试验调查数据验证了该框架的完整性和有效性。     

甘肃木兰科植物种质资源调查及应用研究

通过查阅资料、野外实地调查和采集标本鉴定相结合的方法,对甘肃木兰科植物资源进行调查。结果表明,甘肃共有木兰科植物2属10种,其中木兰属8种1亚种,鹅掌楸属1种。分析了甘肃木兰科植物资源的地理分布,分种进行了形态特征描述,编制了分种检索表,并对其在园林绿化中的应用和开发前景进行了探讨。     

京山对节白蜡省级自然保护区森林植被类型分析

为了促进京山对节白蜡自然保护区森林植被的保护,并为大洪山地区森林植被演替研究提供基础数据,京山对节白蜡自然保护区的森林植被类型研究分析,结果表明:京山对节白蜡省级自然保护区森林植被分为3个植被型组,5个植被型,6个植被亚型,21个群系。保护区植被从外貌、结构和种类组成上看,具有东部常绿、落叶阔叶林混交林带,桐柏山、大别山山地丘陵落叶栎类林的形态特征,特别是对节白蜡群落、栓皮栎群落、刺楸群落和野核桃群落等保存完好,具有明显的地带典型性和代表性。     

彩色树木图像分割算法的研究

树木图像分割是将树木与其周围景物分离的技术,是虚拟现实和计算机仿真等学科在林业应用的核心技术,也是机器视觉领域的重要研究方向,拓宽了计算机技术在林业中的应用。本项研究基于树木图像形状复杂的特点,设计并实现了一种结合C-V模型水平集及形态学处理的彩色树木图像分割算法。运用改进的最小化能量函数作为水平集的演化曲线,可以更加自然地改变曲线拓扑结构,对含有分裂、合并、形成尖角等复杂形状的目标对象分割更为有效。如果再结合形态学后处理算法,将初次分割图像中非目标区的细密纹理和噪声剔除,可以快速准确地得到全局最优的图像分割效果。同时进行了与基于梯度变换的改进分水岭树木图像分割和基于灰度-梯度最大熵的树木图像分割算法的对比试验,试验表明,结合C-V模型水平集和形态学算法对树木图像分割效果更为有效。     

蓖麻形态结构与产量之间关系研究进展综述

蓖麻为我国适应性非常广的经济作物,其产量与形态结构之间有着非常重要的关系。本文在充分借鉴在水稻、小麦、玉米等主要经济作物其形态结构与产量之间关系研究的基础上,对蓖麻从品种特性、生境状况、干物质分配、栽培措施等方面与产量的关系研究进展进行了综述,并提出了蓖麻形态结构与产量之间关系的研究方向、内容和路线。